薄膜物理期末考試孫喜蓮版

1、薄膜物理與技術(shù)（孫喜蓮版）一：填空題1 .為了研究真空和實(shí)際使用方便，根據(jù)各壓強(qiáng)范圍內(nèi)不同的物理特點(diǎn)，把真空 劃分為,四個(gè)區(qū)域。2 .在 真空條件下，分子的平均自由程可以與容器尺寸相比擬。3 .列舉三種氣體傳輸泵 , 和。4 .氣體捕獲泵是通過(guò)各種 材料特有的 將被抽氣體吸除，以達(dá)到所需真空。5 .真空計(jì)種類(lèi)很多，通常按測(cè)量原理可分為 和。6 .氣體的吸附現(xiàn)象可分為 和一。二7.化學(xué)氣相反應(yīng)沉積的反應(yīng)器的設(shè)計(jì)類(lèi)型可分為 , 和。8電鍍方法只適用于在 上沉積金屬和合金，薄膜材料在電解液中 是以 的形式存在。制備有序單分子膜的方法9不加任何電場(chǎng)，直接通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)薄膜沉積的方法叫 。10物理氣

2、相沉積過(guò)程的三個(gè)階段：, 和。11 .在相同條件下,小平面蒸發(fā)源的中心膜厚為點(diǎn)蒸發(fā)源中心膜厚的 倍。12 .在反應(yīng)蒸發(fā)中，蒸汽原子與活性氣體之間的反應(yīng)主要發(fā)生在 。13 . 濺射過(guò)程中所選擇的工作區(qū)域是,基板常處于 區(qū)，陰極和基板之間的距離至少應(yīng)是 寬度的兩倍。14 .在氣體成分和電極材料一定條件下，起輝電壓v只與和的乘積有關(guān)。15 .磁控濺射具有兩大特點(diǎn)是 和 。16 .直流二極濺射依賴(lài)離子轟擊陰極所發(fā)射的次級(jí)電子來(lái)維持 017 .射頻電極在靶材上的 效應(yīng)使得氣體離子對(duì)其自發(fā)的轟擊和濺射。18 .在離子鍍成膜過(guò)程中，同時(shí)存在 和 作用，只有當(dāng)前者 超過(guò)后者時(shí)，才能發(fā)生薄膜的沉積。19薄膜的形

3、成過(guò)程一般分為： 、。20原子聚集理論中最小穩(wěn)定核的結(jié)合能是以 為最小單位不連續(xù)變 化的。21 薄膜成核生長(zhǎng)階段的高聚集來(lái)源 于：、。這些結(jié)論假設(shè)凝聚系數(shù)為常 數(shù)，基片具有原子級(jí)別的平滑度。22 薄 膜 生 長(zhǎng) 的 三 種 模 式有、。23在薄膜中存在的四種典型的缺陷為： 、和 。24 列舉四種薄膜組分分析的方法：、 和 。 25電子衍射圖案對(duì)于單晶衍射為 ，精細(xì)多晶為, 大晶粒多品且包含織構(gòu)為。26紅外吸收是由引起 變化的分子振動(dòng)產(chǎn)生的，而拉曼散射則是由引起 變化的分子振動(dòng)產(chǎn)生的。由于作用的方式不同，對(duì)于具有對(duì)稱(chēng)中心的分子振動(dòng)， 不敏感，敏感；相反，對(duì)于具有反對(duì)稱(chēng)中心的分子振動(dòng)， 敏 感而

4、不敏感。對(duì)于對(duì)稱(chēng)性高的分子振動(dòng)， 敏感。27薄膜應(yīng)力是薄膜重要的力學(xué)性質(zhì),它對(duì)薄膜的實(shí)際應(yīng)用影響很大，它可以分為 和 028和是測(cè)量薄膜樣品中分子振動(dòng)的振動(dòng)譜,前者是 光譜，而后者是 光譜。29表征濺射特性的主要參數(shù)有 、濺射粒子的速度 和能量等。30薄膜的組織結(jié)構(gòu)分為四種類(lèi)型： , , 和。1 .粗真空；低真空；高真空；超高真空2 .低3 .旋轉(zhuǎn)式機(jī)械真空泵；油擴(kuò)散泵；復(fù)合分子泵4 .吸氣；吸氣作用5 .絕對(duì)真空計(jì)；相對(duì)真空計(jì)6 .物理吸附；化學(xué)吸附7 .常壓式；低壓式；熱壁式；冷壁式8 .導(dǎo)電的基片；正離子；鋪展9 .化學(xué)鍍10 .從源材料中發(fā)射出粒子；粒子輸運(yùn)到基片；粒子在基片上凝結(jié)、成

5、核、長(zhǎng)大、 成膜11 .412 .基片上13 .異常輝光區(qū)、負(fù)輝光區(qū)、克魯克斯暗區(qū)14 .氣體壓強(qiáng)p和電極距離15 .較低工作壓強(qiáng)下得到較高沉積率、較低基片溫度下獲得高質(zhì)量薄膜。16 .輝光放電17 .負(fù)偏壓18 .沉積、濺射19 .凝結(jié)過(guò)程、核形成與生長(zhǎng)過(guò)程、島形成與結(jié)合生長(zhǎng)過(guò)程20 .原子對(duì)的結(jié)合能21 (1)高的沉積溫度；(2)氣相原子的高的動(dòng)能，對(duì)于熱蒸發(fā)意味著高沉積率; (3)氣相入射的角度增加。這些結(jié)論假設(shè)凝聚系數(shù)為常數(shù)，基片具有原子級(jí)別的平滑度。22 .薄膜形成與生長(zhǎng)的三種模式：層狀生長(zhǎng)、島狀生長(zhǎng)、層狀-島狀生長(zhǎng)23 .空位、間隙原子、晶界、層錯(cuò)、24 .盧瑟福散射、二次離子質(zhì)譜

6、儀、x射線光電子能譜、俄歇電子能譜過(guò)斑點(diǎn)環(huán)環(huán)加斑點(diǎn)26 .分子偶極、極化率、紅外、拉曼散射、紅外吸收、拉曼散射、拉曼散射27 .內(nèi)應(yīng)力和外應(yīng)力28 .紅外吸收光譜、拉曼散射光譜、紅外吸收光譜、拉曼散射光譜29 .表征濺射特性的參量主要有濺射率、濺射閾、濺射粒子的速度和能量等。30 .無(wú)定形結(jié)構(gòu), 多晶結(jié)構(gòu),纖維結(jié)構(gòu)， 單晶結(jié)構(gòu)。1.描述測(cè)量高、低真空的電離規(guī)、電阻規(guī)和熱偶規(guī)的原理和使用范圍。電阻規(guī)：定義：利用測(cè)定熱絲電阻值隨溫度變化的真空計(jì)電阻真空計(jì)的測(cè)量范圍為10510-2pa。由于 是相對(duì)真空計(jì)，所測(cè)壓強(qiáng)對(duì)氣體的種類(lèi)依 賴(lài) 性較大，其校準(zhǔn)曲線是針對(duì)干燥的氮?dú)饣蛘呖諝獾?，所以被測(cè)氣體成分變化

7、較大，則對(duì)測(cè)量結(jié)果要做一定的修正。另外長(zhǎng)時(shí) 間使用后，容易因氧化而產(chǎn)生零 點(diǎn)飄移，所以要避免長(zhǎng)時(shí)間接觸大氣或在高壓下工作。熱偶規(guī)：熱偶真空計(jì)是利用在低氣壓下氣體的熱導(dǎo)率與氣體壓強(qiáng)間有依賴(lài)關(guān)系制成的。其中有一根細(xì) 金屬絲（鋁絲或鴇絲）以恒定功率加熱，則絲的 溫度取 決于輸入功率與散熱的平衡關(guān)系，而散熱取決于氣體的熱導(dǎo)率。管內(nèi)壓強(qiáng)越低， 即氣體分 子越稀薄，氣體碰撞燈絲帶走的熱量就越少， 則 絲溫越高，從而熱偶 絲產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)越大。通過(guò) 測(cè)量熱偶絲的電動(dòng)勢(shì)來(lái)指示真空度了。測(cè)量區(qū)間：10210-1pa,（高于100pa,氣 體的熱導(dǎo)率不再隨氣壓的變化而顯著變化；低于0.1pa,氣體分子傳導(dǎo)走的熱量在

8、總加 熱功率中的比例過(guò)小，測(cè)量的靈敏度 下降。）電離規(guī)：熱陰極電離真空計(jì) 通稱(chēng)電離真空計(jì)，主要用于 高真空測(cè)量。它是由 圓筒式熱陰極電離規(guī)管和測(cè) 量線路兩部分組成。這種規(guī)管與三極電子管相似， 有3個(gè)電極：陰極（燈絲）、螺旋形柵極（加速 極）和圓筒形收集極。測(cè)量時(shí)， 規(guī)管與被測(cè)真空 系統(tǒng)相連。通電后，熱陰極發(fā)射電子，在飛向帶 正電位的加速 極的路程中與管內(nèi)空間的低壓氣體 分子碰撞，使氣體分子電離。電離所產(chǎn)生的電 子和離子，分別在加速極和收集極（帶負(fù)電位）上形成 電子流ie和離子流ii。 在被測(cè)氣體壓力低于10-1帕的狀況下，當(dāng)電子流ie恒定時(shí)，離子流ii與被測(cè) 真空系統(tǒng)中的氣體分子密度（亦即壓力

9、 p）成正比。 因此，離子流的大小就可 作為壓力的度量。這種真 空計(jì)的測(cè)量范圍為10-110-5帕。?什么是真空？常見(jiàn)的真空單位有哪些？?描述四種真空范圍及其特點(diǎn)。真空：氣體分子數(shù)量低于大氣壓狀態(tài)的空間。但不是完全空的。？真空術(shù)語(yǔ)：本底真空度：全密封真空腔體內(nèi)抽空時(shí)的氣壓。工作真空度：實(shí)驗(yàn)或工藝過(guò)程中所必需的氣體壓力。極限真空度：沒(méi)有漏氣和內(nèi)壁脫氣條件下，真空泵所能達(dá) 到的最低氣壓。 真空規(guī)：測(cè)量真空中氣壓的儀表或傳感器。真空度單位：氣壓的單位。 真空度就是真空中的氣壓。真空度的測(cè)量就是氣壓的測(cè)量 真空單位： 帕（pa） 托（torr ） 毫巴（mb 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）粗低高超極真 空102

10、105pa真 空102-10-1pa真 空10-1-10-6pa高 真 空10-6pa高真空10-10pa如要設(shè)計(jì)一個(gè)真空度為5x10-4pa的高真空系統(tǒng)，需要哪些真空泵、測(cè)試元件和 閥門(mén)（3個(gè)閥），畫(huà)出系統(tǒng)框圖，并描述獲得該真空的操作過(guò)程。3 .描述旋片式機(jī)械泵、復(fù)合分子泵、油擴(kuò)散泵、低溫泵的工作原理及范圍。答：旋片式機(jī)械真空泵：機(jī)械泵是運(yùn)用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷 膨脹，從而獲得真空的裝置。它可以直接在 大 氣壓下開(kāi)始工作，極限真空度一般為 11x10- 2pa,抽氣速率與轉(zhuǎn)速及空腔 體積v的大小有關(guān)， 一般在每秒幾升到每秒幾十升之間。旋片式機(jī)械泵通

11、常由 轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu) 構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定子 的圓柱形空腔內(nèi)切位置上， 空腔上連接進(jìn)氣管和出氣 閥門(mén)。轉(zhuǎn)子中鑲有兩塊旋 片，旋片間用彈簧連接，使 旋片緊壓在定子空腔的 內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是由 馬達(dá)帶動(dòng)的，定子置于油 箱 中，油起到密封、潤(rùn)滑 與冷卻的作用。工作原理：當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由被抽容器 通過(guò)進(jìn)氣管被吸入，旋片隨 著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)使與進(jìn)氣管 相連的區(qū)域不斷擴(kuò)大，而氣體就不斷地被吸入。當(dāng)轉(zhuǎn) 子達(dá)到一定位置時(shí)，另一旋片把被吸入氣體的區(qū)域與被抽容器隔開(kāi)，并將氣體壓縮，直到壓強(qiáng)增大到可以 頂開(kāi)出氣口的活塞閥門(mén)而被排出泵外，轉(zhuǎn)子的不斷 轉(zhuǎn) 動(dòng)使氣體不斷地從被抽容器中抽出。特點(diǎn)與使用：?jiǎn)为?dú)

12、使用或用作其他泵的前級(jí)泵,低 真空系統(tǒng)。4 .復(fù)合分子泵：分子泵是旋葉式機(jī)械真空泵的一大發(fā)展，同機(jī)械泵一樣，分子泵 也屬于氣體傳輸泵，但它是一種無(wú)油類(lèi)泵，可以與前級(jí)泵構(gòu)成組合裝置，從而獲 取超高真空。范圍：超高真空10-6pa5 .油擴(kuò)散泵：擴(kuò)散泵是利用氣體擴(kuò)散現(xiàn)象來(lái)抽氣的，它不能直接在大氣壓下工作，而需要一定的預(yù)備真空 度（1.330.133pa）。一般與旋片機(jī)械泵串聯(lián)使 用。 油擴(kuò)散泵的極限真空度主要取決于油蒸汽壓和氣體分子的反擴(kuò)散，一般能達(dá)到1.33x10-5 1.33 x10-7pa。抽氣速率與結(jié)構(gòu)有關(guān)，每秒幾升 幾百升不等。4. 低溫泵：工作原理：依靠氣體分子在低溫條件下自發(fā)凝結(jié)或被

13、其他物質(zhì)表面吸附的性質(zhì)對(duì)氣體分子的去除，進(jìn)而獲得高真空的裝置。真空度依賴(lài)于低溫度，吸附 物質(zhì) 的表面積和吸附氣體的種類(lèi)等.極限真空度：10-110-8 pa二：名詞解釋1.化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition）是利用氣態(tài)的先驅(qū)反應(yīng)物，通過(guò)原子、分子間化學(xué)反應(yīng)的途徑生 成固態(tài)薄膜的技術(shù)。2 .激光化學(xué)氣相沉積激光化學(xué)氣相沉積是通過(guò)使用激光源產(chǎn)生出來(lái)的激光束實(shí)現(xiàn)化學(xué)氣相沉積的一種方法。3 .電鍍電鍍是電流通過(guò)在導(dǎo)電液（稱(chēng)為電解液）中的流動(dòng)而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終在陰極上（電解）沉積某一物質(zhì)的過(guò)程。4 .化學(xué)鍍化學(xué)鍍膜是指在還原劑的作用下，使金屬鹽中的金屬離子還原成原子，在基

14、片表 面沉積的鍍膜技術(shù)，又稱(chēng)無(wú)電源電鍍?；瘜W(xué)鍍不加電場(chǎng)、直接通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn) 薄膜沉積。5 .lb技術(shù)答：l933年katharine blodgtt和irving langmuir發(fā)現(xiàn)利用分子活性在氣液界面上形成凝結(jié)膜，將該膜逐次疊積在基片上形成分子層（或稱(chēng)膜）的技術(shù)，后被稱(chēng)為longmuir-blodgett（lb）技術(shù)。6 .金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積是采用加熱方式將化合物分解而進(jìn)行外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體化 合物的方法。7 .真空蒸鍍將待成膜的物質(zhì)置于真空中進(jìn)行蒸發(fā)或升華，使之在工件或基片表面析出的過(guò)程。8 .濺射答：在某一溫度下，如果固體或液體受到適當(dāng)?shù)母吣芰Ｗ樱ㄍǔ殡x子）的轟

15、擊，則這些原子通過(guò)碰撞有 可能獲得足夠的能量從表面逃逸，這一將原子從表面發(fā)射出去的方式稱(chēng)為濺射。9 .離子鍍?cè)谡婵諚l件下，利用氣體放電 使氣體或被蒸發(fā)物部分離化，產(chǎn)生 離子轟擊效應(yīng), 最終將蒸發(fā)物或反應(yīng)物沉積在基片上。結(jié)合蒸發(fā)與濺射兩種薄膜沉積技術(shù)而發(fā) 展的一種pvd方法。10 .分子束外延是一種超精密和極精確的薄膜生長(zhǎng)技術(shù)。其利用的是蒸發(fā)原理，將分子束射至 單晶襯底上生長(zhǎng)單晶外延層的方法。11 .盧瑟福背散射（rbs以離子作為探測(cè)束，與靶原子進(jìn)行彈性碰撞。根據(jù)彈性散射理論，分析背散射所攜帶的有關(guān)靶原子的 信息，得到最表層的信息。12 .x射線光電子譜（xps當(dāng)入射線為x射線時(shí)，即形成x射線光

16、電子能譜。13 .俄歇電子譜（aes一定能量的電子束（或x射線）激發(fā)樣品 俄歇效應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)俄歇電子的能量和 強(qiáng)度，從而獲得有關(guān)材料表面化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的信息的方法。14 .紅外吸收和拉曼散射紅外吸收譜是由分子中振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的分子吸收光譜。拉曼散射：光通過(guò)介質(zhì)時(shí)，由于入射光與分子運(yùn)動(dòng)相互作用而引起頻率發(fā)生變 化的散射。三、簡(jiǎn)答題1、電阻真空計(jì)和電離真空計(jì)的工作原理及特點(diǎn)。2、什么叫真空？寫(xiě)出真空區(qū)域的劃分及對(duì)應(yīng)的真空度。不論哪一種類(lèi)型上的真空， 只要在給定空間內(nèi)，氣體壓強(qiáng)低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)，均稱(chēng)之為真空。為了研究真空和實(shí)際使用方便，常常根據(jù)各壓強(qiáng)范圍內(nèi)不同的物理特點(diǎn)，把真空劃

17、分為以下幾個(gè)區(qū)域：（1）粗真空：l105 l 102 pa, （2）低真空：1102 1 10-1pa, （3）高真空：l10-1 1 10-6pa 和（4）超高真空： 1 10-6pa。3、列舉常見(jiàn)的真空蒸發(fā)鍍膜的類(lèi)型（至少五種）。電阻加熱法閃爍蒸發(fā)激光蒸發(fā)電子束蒸發(fā)電弧蒸發(fā)射頻蒸發(fā)4、什么是真空蒸發(fā)鍍膜法？其基本過(guò)程有哪些？答：真空蒸發(fā)鍍膜法（簡(jiǎn)稱(chēng)真空蒸鍍）在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，入射 到固體（稱(chēng)為襯底或基片）表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法。

18、由于真空蒸發(fā)法或真空蒸鍍法主要物理過(guò)程是通過(guò)加熱蒸發(fā)材料而產(chǎn)生，所以又稱(chēng)為熱蒸發(fā)法熱蒸發(fā)法。將待成膜的物質(zhì)置于真空中進(jìn)行蒸發(fā)或升華，使之在工件或基片表面析出的過(guò)程。（1）加熱蒸發(fā)過(guò)程，固相/液相氣相；（2）氣化原子或分子在蒸發(fā)源與 基片之間的輸運(yùn)，即飛行過(guò)程； （3）蒸發(fā)原子或分子在基片上的沉積過(guò)程。 5、什么是濺射鍍膜？列舉常見(jiàn)的濺射鍍膜的類(lèi)型（至少三種）。濺射是指荷能粒子（如正離子）轟擊靶材，使靶材表面原 子或原子團(tuán)逸出的現(xiàn)象。逸出的原子在工件表面形成與靶材表面成分相同的薄膜直流濺射磁控濺射離子束濺射對(duì)靶濺射射頻濺射交流濺射反應(yīng)濺射三極濺射6、簡(jiǎn)述正常輝光放電和異常輝光放電的特征。在正常輝

19、光放電區(qū)，陰極有效放電面積隨電流增加而增大，從而使有效區(qū)內(nèi)電 流密度保持恒定。當(dāng)整個(gè)陰極均成為有效放電區(qū)域后，只有增加陰極電流密度，才能增大電流， 形成均勻而穩(wěn)定的“異常輝光放電”，并均勻覆蓋基片，這個(gè)放電區(qū)就是濺射區(qū)域。2.正常與異常輝光放電在正常輝光放電末期，整個(gè)陰極都成為有效的放電區(qū)域，只有電流密度 增加，才能增大電流，延立均勻而穩(wěn)定的異常輝光放電，從而均勻地覆蓋 基片口這個(gè)放電區(qū)就是濺射區(qū)域。濺射電壓v、電流密度j和氣體壓強(qiáng)p滿足：/二月+ fw(37)、其中，e. f是常數(shù)，與電極材料，尺寸和氣體種類(lèi)相關(guān).7、磁控濺射為什么具有“低溫”、“高速”兩大特點(diǎn)？在磁控濺射中，由于運(yùn)動(dòng)電子在

20、磁場(chǎng)中受到洛侖茲力， 它們的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)發(fā)生 彎曲甚至產(chǎn)生螺旋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，因而增加了與工作氣體分子碰撞的次 數(shù)，使等離子體密度增大，從而磁控濺射速率得到很大的提高， 而且可以在較低 的濺射電壓和氣壓下工作，降低薄膜污染的傾向；另一方面也提高了入射到襯底 表面的原子的能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的質(zhì)量。同時(shí)，經(jīng)過(guò)多次碰 撞而喪失能量的電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)， 已變成低能電子，從而不會(huì)使基片過(guò)熱。因此 磁控濺射法具有“高速”、“低溫”的優(yōu)點(diǎn)。8、簡(jiǎn)述核形成與生長(zhǎng)的物理過(guò)程。吸附擴(kuò)散遷移凝結(jié)臨界核穩(wěn)定核答：核形成與生長(zhǎng)有四個(gè)步驟：(1)從蒸發(fā)源蒸發(fā)出的氣相原子入射到基體表面上，其中有一部分因能

21、量較大而彈性反射回去， 另一部分則吸附在基體表面 上。在吸附的氣相原子中有一小部分因能量稍大而再蒸發(fā)出去。(3分)(2)吸附氣相原子在基體表面上擴(kuò)散遷移，互相碰撞結(jié)合成原子對(duì)或小原子團(tuán)并凝結(jié)在基體表面上。(3分)(3)這種原子團(tuán)和其他吸附原子碰撞結(jié)合，或者釋放一個(gè)單原子。這個(gè)過(guò)程反 復(fù)進(jìn)行，一旦原子團(tuán)中的原子數(shù)超過(guò)某一個(gè)臨界值， 原子團(tuán)進(jìn)一步與其他吸附原 子碰撞結(jié)合，只向著長(zhǎng)大方向發(fā)展形成穩(wěn)定的原子團(tuán)。 含有臨界值原子數(shù)的原子 團(tuán)稱(chēng)為臨界核，穩(wěn)定的原子團(tuán)稱(chēng)為穩(wěn)定核。(2分)(4)穩(wěn)定核再捕獲其他吸附原子，或者與入射氣相原子相結(jié)合使它進(jìn)一步長(zhǎng)大 成為小島。(2分)9、簡(jiǎn)述離子轟擊的作用有哪些？(

22、至少三點(diǎn))答：(1)離子轟擊對(duì)基片表面起到濺射清洗作用。(2)離子轟擊會(huì)使基片表面產(chǎn)生缺陷。(3)離子轟擊有可能導(dǎo)致基片結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞。(4)離子轟擊會(huì)使基片表而形貌發(fā)生變化。(5)離子轟擊可能造成氣體在基片表面的滲入，同時(shí)離子轟擊的加熱作用也會(huì) 引起滲入氣體的釋放。(6)離子轟擊會(huì)導(dǎo)致基片表面溫度升高，形成表面熱。(7)離子轟擊有可能導(dǎo)致基片表面化學(xué)成分的變化。10、簡(jiǎn)述直流輝光放電等離子體產(chǎn)生的過(guò)程。答：在兩極加上電壓，系統(tǒng)中的氣體因宇宙射線輻射會(huì)產(chǎn)生一些游離離子和電子，但其數(shù)量是很有限的，因此所形成的電流是非常微弱的，這一區(qū)域ab稱(chēng)為無(wú)光放電區(qū)。隨著兩極間電壓的升高， 帶電離子和電子獲得

23、足夠高的能量，與系統(tǒng)中的中性氣體分子發(fā)生碰撞并產(chǎn)生電離，進(jìn)而使電流持續(xù)地增加，此時(shí)由于電 路中的電源有高輸出阻抗限制致使電壓呈一恒定值，這一區(qū)域bc稱(chēng)為湯森放電區(qū)。在此區(qū)域，電流可在電壓不變情況下增大。當(dāng)電流增大到一定值時(shí)（ c點(diǎn)），會(huì)發(fā)生“雪崩”現(xiàn)象。離子開(kāi)始轟擊陰極，產(chǎn)生二 次電子，二次電子與中性氣體分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生更多的離子，離子再轟擊陰極，陰極又產(chǎn)生出更多的二 次電子，大量的離子和電子產(chǎn)生后，放電便達(dá)到了自持，氣體開(kāi)始起輝，兩極間的電流劇增，電壓迅速下 降，放電呈負(fù)阻特性，這一區(qū)域 cd叫做過(guò)渡區(qū)。 在d點(diǎn)以后，電流平穩(wěn)增加，電壓維待不變，這一區(qū)域 de稱(chēng)為正常輝光放電區(qū)。在這一區(qū)域

24、，隨著電流的增加，轟擊陰極的區(qū)域逐漸擴(kuò)大，到達(dá)e點(diǎn)后，離子轟擊已覆蓋至整個(gè)陰極表面。此時(shí)繼續(xù)增加電源功率，則使兩極間的電流隨著電壓的增大而增大，這一區(qū)域 ef稱(chēng)做“異常輝光放電區(qū)”。在異常輝光放電區(qū)，電流可以通過(guò)電壓來(lái)控制，從而使這一區(qū)域成為濺射所選擇的工作區(qū)域。在 f點(diǎn)以后，繼續(xù)增加電源功率，兩極間的電流迅速下降，電流則幾乎由外電阻所控 制，電流越大，電壓越小，這一區(qū)域fg稱(chēng)為弧光放電區(qū)”。11、簡(jiǎn)述濺射率的影響因素。答：（1）濺射率與入射離子的種類(lèi)、能量、角度以及靶材的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。濺射率依賴(lài)于人射離子的 質(zhì)量，質(zhì)量越大，濺射率越高。（2）在入射離子能量超過(guò)濺射閾值后，隨著入射離子能量

25、的增加，在 150ev以前，濺射率與入射離子能 量的平方成正比；在15010000ev范圍內(nèi)，濺射率變化不明顯；入射能量再增加，濺射率將呈下降趨勢(shì)。（3）濺射率隨著入射離子與靶材法線方向所成的角（入射角）的增加而逐漸增加。在0。60。范圍內(nèi)，濺射率與入射角q服從1/cosq規(guī)律；當(dāng)入射角為 60 80時(shí)，濺射率最大，入射角再增加時(shí)，濺射率 將急劇下降；當(dāng)入射角為 90。時(shí)，濺射率為零。濺射率一般隨靶材的原子序數(shù)增加而增大，元素相同，結(jié)構(gòu)不同的靶材具有不同的濺射率。另外，濺射率還與靶材溫度、濺射壓強(qiáng)等因素有關(guān)。12、簡(jiǎn)述薄膜生長(zhǎng)階段及各階段的特點(diǎn)。答：（1）首先形成無(wú)序分布的三維核，然后少量的沉

26、積物迅速達(dá)到飽和密度， 這些核隨后形成所觀察到的島，島的形狀由界面能和沉積條件決定。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程受擴(kuò)散控制，即吸附和亞臨界原子團(tuán)在基片表面擴(kuò)散并被穩(wěn)定島俘獲。（2）當(dāng)島通過(guò)進(jìn)一步沉積而增大尺寸時(shí)，島彼此靠近，大島似乎以合并小島而 生長(zhǎng)。島密度以沉積條件決定的速率單調(diào)減少。這一階段（稱(chēng)為合并階段i ）涉及島間通過(guò)擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)可觀的質(zhì)量傳遞。（3）當(dāng)島分布達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，大尺寸島的迅速合并導(dǎo)致形成聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 島將變平以增加表面覆蓋度。這個(gè)過(guò)程（稱(chēng)合并階段ii ）開(kāi)始時(shí)很迅速，一旦形成網(wǎng)絡(luò)便很快慢下來(lái)。網(wǎng)絡(luò)包含大量的空隧道，在外延生長(zhǎng)情況下，這些隧道 是結(jié)晶學(xué)形貌中的孔洞。（4）生長(zhǎng)的最后階段是需要

27、足夠量的沉積物緩慢填充隧道過(guò)程。不管大面積空 位在合并形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的何處形成，都有二次成核發(fā)生。這一二次成核隨著進(jìn)一步沉積，一般緩慢生長(zhǎng)和合并。13、簡(jiǎn)述薄膜生長(zhǎng)的三種模式及生長(zhǎng)條件。答：（l ）島狀模式（或 volmer-weber模式）。當(dāng)最小的穩(wěn)定核在基片上形成就會(huì)出現(xiàn)島狀生長(zhǎng)，它在三 維尺度生長(zhǎng)，最終形成多個(gè)島。當(dāng)沉積物中的原子或分子彼此間的結(jié)合較之與基片的結(jié)合強(qiáng)很多時(shí)，就會(huì) 出現(xiàn)這種生長(zhǎng)模式。（2）單層模式（或frank-vandermerwe模式）。在單層生長(zhǎng)模式中，最小的穩(wěn)定核的擴(kuò)展以壓倒所有其他 方式出現(xiàn)在二維空間，導(dǎo)致平面片層的形成，在這一生長(zhǎng)模式中，原子或分子之間的結(jié)合要弱

28、于原子或分 子與基片的結(jié)合。第一個(gè)完整的單層會(huì)被結(jié)合稍松弛一些的第二層所覆蓋。只要結(jié)合能的減少是連續(xù)的， 直至接近體材料的結(jié)合能值，單層生長(zhǎng)模型便可自持。（3）層島復(fù)合模式（或 stranski - krastanov模式）。層島模式是上述兩種模式的中間復(fù)合。在這種模 式中，在形成一層或更多層以后，隨后的層狀生長(zhǎng)變得不利，而島開(kāi)始形成。從二維生長(zhǎng)到三維生長(zhǎng)的轉(zhuǎn) 變，人們還未認(rèn)識(shí)清楚其緣由，但任何干擾層狀生長(zhǎng)結(jié)合能特性的單調(diào)減小因素都可能是出現(xiàn)層島生長(zhǎng)模 式的原因。14、簡(jiǎn)述薄膜組分及結(jié)構(gòu)表征的主要分析方法。 薄膜組分離子作為探測(cè)束的成分分析方法 盧瑟福背散射（rbs 二次離子質(zhì)譜分析（sims

29、）x射線作為探測(cè)束的成分分析技術(shù) 俄歇電子能譜（aes）x-射線光電子能譜（xps電子束作為探測(cè)束的成分分析技術(shù)：x射線能譜儀成分分析（eds）結(jié)構(gòu)表征常見(jiàn)的方法有x射線衍射（三維有序固體，x射線吸收深度為10100um）；掠射幾何 構(gòu)型和電子衍射探針（薄膜結(jié)構(gòu)，1um） 四、問(wèn)答題1、熱陰極電離真空計(jì)存在一個(gè)測(cè)量上限壓強(qiáng)值，其原因是什么？熱陰極電離真空計(jì) 通稱(chēng)電離真空計(jì)，主要用于 高真空測(cè)量。它是由圓筒式熱陰 極電離規(guī)管和測(cè) 量線路兩部分組成。這種規(guī)管與三極電子管相似，有3個(gè)電極：陰極（燈絲）、螺旋形柵極（加速 極）和圓筒形收集極。測(cè)量時(shí)，規(guī)管與 被測(cè)真空 系統(tǒng)相連。通電后，熱陰極發(fā)射電子，在飛向帶 正電位的加速極的路